JP2003191888A - 複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大型であり質量が大きい複合浮体システムを実
現すること。その実現のために要素浮体間連結の技術を
確立すること。 【解決手段】第１要素浮体１−１に第２要素浮体１−２
が連鎖する。第１要素浮体１−１を第２要素浮体１−２
に連結する連結機構が設けられている。その連結機構
は、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の複数次
元回転継ぎ手４と、第１要素浮体１−１と第２要素浮体
１−２の相対的回転位置を基準位置に復帰させる復元力
を生成する復元機構５−１，５−２とから構成されてい
る。複数次元回転継ぎ手４は、点状連結であることが特
に好ましい。２要素浮体は、衝撃的に接近することがな
く、衝撃的に離隔することがない。２要素浮体に波力の
ような外力が作用する場合に、２要素浮体に作用しよう
とする直線方向力は、複数次元回転継ぎ手４により２要
素浮体間の回転力に変換され、大きい質量の浮体に大き
いモーメントが生成し、巨大な直線方向力が２要素浮体
間に作用することが有効に抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合浮体システ
ム、及び、浮体要素間の連結方法に関し、特に、浮体要
素を縦横に連結して浮遊構造物を建造海域で組み立てる
複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】海洋空間は、将来の国土綜合開発のため
に重要であることが認識され、浮遊構造物は将来の国土
綜合開発の点で重要な役割を担う構造物として期待され
ている。そのような構造物は、沿岸域に建造される物流
センター、沿岸域に建造されるレジャーセンター、洋上
風力発電設備、海峡に渡される橋梁のように、多種多様
であり、且つ、全体的に大型化し複雑化する。

【０００３】このように全体的に大型化し複雑化する浮
遊構造物は、単一構造体ではなく、小規模な浮体を複合
的に連鎖させた複合連鎖システムであることが合理的で
ある。

【０００４】要素浮体が連鎖的に結合する複合浮体シス
テムは、規模の順次的拡大と複雑構造化に対して比較的
に容易に対処することができるだけでなく、長期的稼動
期間中の社会的ニーズの変化に対して、その規模、構
造、機能の点で即応することができる。損傷発生時に損
傷部分の要素浮体のみが交換され得る複合浮体システム
は、耐用性とメインテナンスの点でも有利である。連結
部の配置と連結特性を適正に設定することにより、全体
の動特性を適正化して、波浪応答を低減することが可能
になる。多数の要素浮体は、多数の造船所で同時的に建
造され、その工期は単一構造体を建造する工期よりも大
幅に縮小され得る。

【０００５】多面的に有利な点を有しているこのように
要素浮体の連鎖構造を実現する基礎的技術は、要素浮体
間の連結技術である。要素浮体間の連結方法として、図
２２〜図２４に示されるように、３種類の連結技術が知
られている。図２２に示される連結技術は、隣り合う要
素浮体をボルトで剛結する固定式技術である。固定式技
術では、ボルト結合に代えられて溶接結合が好適に用い
られている。要素浮体間のモーメントを拘束しその結合
部位に大きな荷重が発生する固定式技術は、極めて小型
であり且つ極めて軽量である浮体の連結に限定されて適
用される。図２３に示される連結技術は、隣り合う要素
浮体をヒンジ式結合器で揺動自在に結合する平固定式技
術である。要素浮体間のロールとヨーの回転運動を拘束
しその結合部位に大きな荷重が発生する平固定式技術
は、小型であり軽量である浮体の連結に限定されて適用
されている。図２４に示される連結技術は、隣り合う要
素浮体をチェーンで揺動自在に結合する自由式連鎖技術
である。要素浮体間の接近方向の拘束力がなく、その反
力特性の非対称性が強い結合部位に大きな衝撃荷重が発
生する可能性が高い自由式連鎖技術は、小型であり軽量
である浮体の連結に限定されて適用されている。

【０００６】大型であり質量が大きい複合浮体システム
の実現が求められている。その実現のために、要素浮体
間連結の新しい技術の確立が求められる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大型
であり質量が大きい複合浮体システムを実現することが
できる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法
を提供することにある。本発明の他の課題は、その実現
のために要素浮体間連結の技術を確立することができる
複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【０００９】本発明による複合浮体システムは、第１要
素浮体（１−１）と、第１要素浮体（１−１）に連鎖す
る第２要素浮体（１−２）と、第１要素浮体（１−１）
を第２要素浮体（１−２）に連結する連結機構とから構
成されている。その連結機構は、第１要素浮体（１−
１）と第２要素浮体（１−２）の複数次元回転継ぎ手
（４）と、第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１
−２）の相対的回転位置を基準位置に復帰させる復元力
を生成する復元機構（５−１，５−２）とから構成され
ている。

【００１０】複数次元回転継ぎ手（４）は、点状連結で
あることが特に好ましい。２要素浮体は、衝撃的に接近
することがなく、衝撃的的に離隔することがない。２要
素浮体に波力のような外力が作用する場合に、２要素浮
体に作用しようとする直線方向力は、複数次元回転継ぎ
手（４）により２要素浮体間の回転力に変換され、大き
い質量の浮体に大きいモーメントが発生し、巨大な直線
方向力が２要素浮体間に作用することが有効に抑制され
る。

【００１１】復元力はばね力として与えられることは、
力の変化が緩やかになって好ましい。ばね力のばね定数
は、２要素浮体間の相対的回転位置の相対的変位量の関
数であり一定ではないことが重要である。ばね定数は、
相対的変位量がより大きい領域でより大きく、相対的変
位量がより小さい領域でより小さいことが好ましい。ば
ねは、引張スプリング又は圧縮スプリングであり、スプ
リングはコイルスプリングに限られない。

【００１２】復元力（又は復原力）が引張力である場
合、その引張力は第１要素浮体（１−１）と第２要素浮
体（１−２）の間に張られる連結索（２３）の張力であ
り、その張力は連結索（２３）に吊されるウエイト（２
４）の重力に基づいている。この場合の張力は、無際限
に大きくなり得る。複数次元は２次元又は３次元であ
る。

【００１３】本発明による浮体要素間の連結方法は、２
浮体要素間を多次元回転自在に連結すること、２浮体要
素間の多次元回転位置を基準回転位置に復元させる復元
力を２浮体要素間に内力として与えることとから構成さ
れている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図に対応して、本発明による複合
浮体システムの実施の形態は、陸に近接して沿岸域に設
けられている。その複合浮体システム１０は、図１に示
されるように、海上レジャーセンターのような海面浮遊
体として建造され、正六角形柱面のような組合せ接合
（例示：直さ接合、環状接合）のために好都合である多
数の要素浮体１の集合であり、橋梁式道路２を介して陸
地３に接続している。１つの要素浮体１の正六角形柱面
の内の１つの柱面は、他の１つの要素浮体１の正六角形
柱面の内の１つの柱面に概ね平行に対向している。正六
角形柱面は、時間的に平均的には鉛直面である。要素浮
体１の形状は、用途に応じて自由に設計される。

【００１５】多数の要素浮体１は、２次元的に展開され
て順次に連結され増設又は削減されることが可能であ
る。１つの要素浮体１に対して６方向から６つの要素浮
体１が連結されて穴がない平面が形成され得るが、環状
に連結される６つの要素浮体１で囲まれる正六角形の中
央領域に要素浮体１を存在させないことにより、穴開き
平面を形成して美的景観を醸成することができる。波
力、潮汐力、風力のような外力がなければ、多数の要素
浮体１の上面の集合は１平面（１シート）を形成する
が、そのような外力を受けて、多数の要素浮体１の上面
の集合は複雑な凹凸状、波状の曲面を形成する。複雑な
外力は、隣り合う２要素浮体間の連結部位に局所的荷重
を発生させる恐れがある。そのような局所的荷重の発生
を抑制するために、新しいコンセプトの連結技術が必要
である。

【００１６】図２は、そのような求められる連結技術を
示している。図２は、多数の要素浮体１のうちの隣り合
う２つの要素浮体１の連結部位を示している。隣り合う
２つの要素浮体１として、第１要素浮体１−１と第２要
素浮体１−２とが示されている。連結機構は、１つの点
状連結機構４と、対称引張機構５とから構成されてい
る。対称引張機構５は、第１引張機構５−１と第２引張
機構５−２とから構成されている。ここで、対称引張
は、隣り合う２つの要素浮体が接近しあい離隔しあう方
向の力が釣り合い平衡点に関して対称であることを意味
するが、完全に対称であることを意味しない。

【００１７】点状連結機構４は、第１要素浮体１−１に
結合する第１連鎖体６−１と、第２要素浮体１−２に結
合する第２連鎖体６−２と、第１連鎖体６−１の移動側
部位と第２連鎖体６−２の移動側部位とを連鎖する複数
次元回転連鎖継手７とから構成されている。複数次元回
転連鎖継手７としては、ボールジョイントが好適に例示
される。そのようなボールジョイントである複数次元回
転連鎖継手７は、球体により形成され、その球体は第１
連鎖体６−１に固定され第２連鎖体６−２に抱持されて
いる。ボールジョイントが用いられ複数次元回転連鎖継
手７は、３軸回転自在継ぎ手である。

【００１８】その球体の中心を通り相対的基準位置にあ
る第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に共通する
１水平線が、Ｘ軸で示されている。球体の中心点は、機
械的原点Ｏで示されている。機械的原点Ｏを通りＸ軸に
直交する水平線は、Ｙ軸で示されている。機械的原点Ｏ
を通る鉛直線は、Ｚ軸として定義される。第１要素浮体
１−１の中心線と第２要素浮体１−２の中心線がＸ軸に
一致し、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間
の中心線がＹ軸に一致するときの第１要素浮体１−１と
第２要素浮体１−２の相対的位置は、以下、相対的基準
位置と言われる。

【００１９】図２は、相対的基準位置の第１要素浮体１
−１と第２要素浮体１−２を示している。第１要素浮体
１−１と第２要素浮体１−２は、機械的原点Ｏを中心と
して３次元回転が許容されているが、第１要素浮体１−
１と第２要素浮体１−２とは、Ｙ軸方向の相対的運動と
Ｚ軸方向の相対的運動がない限り、Ｘ軸方向の相対的運
動はない。第１要素浮体１−１の第２要素浮体１−２に
対する運動は、Ｘ軸まわりの回転運動とＹ軸まわりの回
転運動とＺ軸まわりの回転運動の３つの回転運動のみが
許容されている。

【００２０】相対的基準位置にある第１引張機構５−１
は、第２引張機構５−２に対してＸ軸を含む鉛直面に関
して幾何学的に、且つ、力学的に、鏡面対称に配置され
ている。第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に
全く同じである。第１引張機構５−１は、流体圧式引張
シリンダ８と、圧縮ばね機構９と、屈折自在連結ロッド
１１とから構成されている。屈折自在連結ロッド１１
は、チェーン、ワイヤーに置換され得る。流体圧式引張
シリンダ８は、第１要素浮体１−１の側に配置されてい
る。圧縮ばね機構９は、第２要素浮体１−２の側に配置
されている。

【００２１】流体圧式引張シリンダ８は、図３に示され
るように、軸受１２に支持され、Ｙ軸に平行である水平
線のまわりに回転することができる。屈折自在連結ロッ
ド１１の屈折自在部位１３，１４は、２ヶ所に設けられ
ている。２ヶ所の屈折自在部位１３，１４は、それぞれ
に、３次元自在継手を形成し、そのような継手として球
面継手又はボールジョイントが好適に例示される。流体
圧式引張シリンダ８は、第２要素浮体１−２から第１要
素浮体１−１に向く方向に屈折自在連結ロッド１１を常
態的に引張する油圧供給機構を有している。第１要素浮
体１−１と第２要素浮体１−２とは、流体圧式引張シリ
ンダ８の引張力により互いに常態的に引き合う引張力を
受けている。

【００２２】圧縮ばね機構９は、ロッド支持案内軸受１
５と、ストッパ１６とから構成されている。屈折自在連
結ロッド１１は、ロッド支持案内軸受１５を貫通して延
び、その延び端に固定的に結合する鍔１７を有してい
る。ストッパ１６は、鍔１７が対向するロッド支持案内
軸受１５の対向面の側でロッド支持案内軸受１５に固定
されている。圧縮ばね機構９は、更に、ばね定数可変ば
ね（フェンダー）１８を有している。ばね定数可変ばね
１８は、ロッド支持案内軸受１５と鍔１７の間に介設さ
れている。

【００２３】図４は、ばね定数可変ばね１８のばね特性
を示している。図４の横軸はばね定数可変ばね１８の圧
縮変位（フェンダー変位）を示し、その縦軸はばね定数
可変ばね１８の圧縮反力（フェンダー反力）を示してい
る。ばね定数可変ばね１８がコイルスプリングであれ
ば、ばね定数は一定であるが、フェンダーが用いられて
いるばね定数可変ばね１８は、圧縮反力と圧縮変位との
関係が線形でなく非線形である物性を有している。変位
領域Ａと変位領域Ｂとでは、それぞれに、圧縮反力と圧
縮変位との関係が近似的に線形であるが、変位領域Ａと
変位領域Ｂの全領域では、その関係は非線形である。変
位量が小さい変位領域Ａではそのばね定数が小さく、変
位量が大きい変位領域Ｂではそのばね定数が大きい。

【００２４】図５は、実施の既述の形態の力学的解析を
示している。ばね定数可変ばね１８は、これに力学的に
均等であるコイルスプリング１８’で示されている。但
し、コイルスプリング１８’は、伸び量が大きくなれば
そのばね定数が、図４に示されるように変化する。変位
領域ごとには、そのバネ定数は一定であるとして解析さ
れる。暴風力のような外力を受けて海象が荒れていると
きは、鍔１７をロッド支持案内軸受１５からより遠くに
離隔させられて、ばね定数可変ばね１８のばね定数が初
期的に小さく設定される。

【００２５】暴風時には、第１要素浮体１−１と第２要
素浮体１−２との間の引張力は小さくなって、第１要素
浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の相対的回転運
動の回転量が大きく許容される。海面が穏やかである通
常時には、鍔１７をロッド支持案内軸受１５により接近
させられて、ばね定数可変ばね１８のばね定数が初期的
に大きく設定される。通常時には、第１要素浮体１−１
と第２要素浮体１−２との間の引張力は大きくなって、
第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の相対
的回転運動の回転量が小さく制限される。

【００２６】図５に示されるように、第１要素浮体１−
１と第２要素浮体１−２とが水平面上で、機械的原点Ｏ
のまわりに相対的にａ方向に回転すれば、第１コイルス
プリング１８’−１は伸び、第２コイルスプリング１
８’−２は縮む。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１
−２とは、常態的に機械的原点Ｏで突き合っていて、第
１要素浮体１−１が急激に且つ衝撃的に第２要素浮体１
−２に突き当たることはなく、第２要素浮体１−２が急
激に且つ衝撃的に第２要素浮体１−２に突き当たること
はない。ａ方向の相対的回転により、第１要素浮体１−
１のコーナーＣ１−１と第２要素浮体１−２のコーナー
Ｃ２−１とは離隔するが、第１コイルスプリング１８’
−１の引張力が増大する。

【００２７】このように非線形に増大する引張力によ
り、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−１と第２要素
浮体１−２のコーナーＣ２−１とは、互いに接近しあう
方向であるｂ方向の回転力をより強く受け、第１要素浮
体１−１のコーナーＣ１−２と第２要素浮体１−２のコ
ーナーＣ２−２とは、互いに接近しあう方向であるｂ方
向の回転力をより弱く受ける。その結果、第１要素浮体
１−１と第２要素浮体１−２とは、ともにｂ方向の回転
モーメントを受けて、基準位置に復元し始める。このよ
うな回転運動の間、第１要素浮体１−１と第２要素浮体
１−２のＸ軸上での相対的変位は微小である。

【００２８】第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２
の間の相対運動は水平面上の回転運動のみであり、第１
要素浮体１−１が第２要素浮体１−２に対して衝撃的に
接近する運動は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のいず
れの方向にも存在しない。従って、機械的原点Ｏ、又
は、第１連鎖体６−１の付け根、第２連鎖体６−２の付
け根に巨大な荷重が局所的に発生することが抑止されて
いる。

【００２９】回転力を受けて回転する第１要素浮体１−
１と第２要素浮体１−２とは、その回転を阻止する方向
に常態的に第１コイルスプリング１８’−１と第２コイ
ルスプリング１８’−２の引張力が滑らかに変化し、ば
ね力が全くなくなって第１要素浮体１−１と第２要素浮
体１−２が急激に接近しあい、又は、急激に離隔しあっ
て、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが衝撃
的に激突し、又は、衝撃的に離反することがない。

【００３０】衝撃的に激突し、又は、衝撃的に離反する
というばね特性の非対称性が発現することがなく、第１
要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは常態的にばね
力を滑らかに受けるというばね特性の対称性が、ほぼ厳
密に維持されていて、非線形現象の発生はほとんどな
い。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、モ
ーメントに対してフリーであるから、機械的原点Ｏに作
用する連結荷重は、有効に低く抑制されている。

【００３１】図６は、鉛直面上の相対的回転運動を示し
ている。波による水面の上昇下降運動に従って、第１要
素浮体１−１と第２要素浮体１−２の対向部位には、浮
力によるヒーブ運動が派生する。第１要素浮体１−１と
第２要素浮体１−２とは、機械的原点Ｏで連結され、Ｘ
軸方向の相対的変位は極めて小さく抑止されている。鉛
直面上の相対的回転運動の場合にも、第１コイルスプリ
ング１８’−１，２のばね特性の対称性は維持されてい
る。連結荷重が低く抑制されている点は、既述の通りで
ある。

【００３２】２要素浮体間の運動モードは、Ｓｕｒｇ
ｅ、Ｓｗａｙ、Ｈｅａｖｅ、Ｔｏｌｌ、Ｐｉｔｃｈ、Ｙ
ａｗの６つがある。２要素浮体間の６つの相対的運動モ
ードの全てで、ばね特性の対称性はほぼ厳密に維持され
ている。

【００３３】図７は、ばね定数と要素浮体間連結力との
関係、及び、ばね定数と要素浮体間変位との関係を示し
ている。ばね定数が大きくなれば、同じ変位で、要素浮
体間連結力が大きくなり、ばね定数が大きくなれば、同
じ連結力で、要素浮体間変位が小さくなる。ばね定数の
設定は自由に変更され得るから、利用面のユーザー要求
と海象の変化に対応して拘束条件が適正に変更され得
る。浮体システムとしては、レジャーセンターに限られ
ず、救急医療センター、食料補充センター、物流センタ
ー、橋梁が好適に例示される。

【００３４】図８は、本発明による複合浮体システムの
実施の他の形態を示している。点状連結機構４は、既述
の点状連結機構４に全く同じである。第１引張機構５−
１は、第２引張機構５−２に全く同じであり、鏡面対称
に配置されている点も既述の第１引張機構５−１と第２
引張機構５−２に同じである。第１引張機構５−１は、
第１ウインチ２１−１と、第１ガイドローラ２２−１
と、第２ガイドローラ２２−２と、第２ウインチ２１−
２と、連結索２３と、ウエイト２４から構成されてい
る。

【００３５】第１ウインチ２１−１と第１ガイドローラ
２２−１とは第１要素浮体１−１の側に配置され、第２
ガイドローラ２２−２と第２ウインチ２１−２とは第２
要素浮体１−２の側に配置されている。連結索２３の一
端は第１ウインチ２１−１の巻胴に固着され、連結索２
３の他端は第２ウインチ２１−２の巻胴に固着されてい
る。連結索２３は、第１ガイドローラ２２−１と第２ガ
イドローラ２２−２とにより回転自在に支持されて、図
９に示されるように、第１ガイドローラ２２−１と第２
ガイドローラ２２−２との間でウエイト２４を吊してい
る。

【００３６】連結索２３には、ウエイト２４の質量と比
重とに対応する大きさの張力が発生する。両側の張力Ｔ
は、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間で引
張力である。ウエイト２４に働く重力がＷで表され、ウ
エイト２４と鉛直線との間の角度が図９に示されるよう
に表されれば、次式の関係がある。２Ｔ＝Ｗ／ｃｏｓθ

【００３７】第１ウインチ２１−１と第２ガイドローラ
２２−２とは、回転的に固定されている。対向する第１
ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２とが
離隔すれば、角度θが小さくなり張力Ｔは大きくなる。
θが極端に大きくなれば（９０゜に近づけば）、張力Ｔ
は極端に大きくなる。従って、第１要素浮体１−１と第
２要素浮体１−２とがａ方向に回転する外力を受けてａ
方向に大きく回転すれば、ｂ方向に回転させる復元力が
急激に増大する。張力の初期設定は、ウインチ２１によ
る連結索２３の巻き取りと繰り出しとによって任意に変
更され得る。

【００３８】図１０は、点状連結機構４の実施の他の形
態を示している。実施の本形態は、２次元回転連鎖継手
７’として構成されている。２次元回転連鎖継手７’
は、Ｙ軸まわりの回転とＺ軸まわりの回転を許容する。
第１要素浮体１−１に固着される第１連鎖体６−１は、
第１固定側端部３１−１と、第１中央部３２−１と、第
１連結側端部３３−１とから構成されている。第２要素
浮体１−２に固着される第２連鎖体６−２は、第２固定
側端部３１−２と、第２中央部３２−２と、第２連結側
端部３３−２とから構成されている。

【００３９】第１固定側端部３１−１は、Ｙ軸方向に対
向する第１対向テーパ面３４−１を有している。第１中
央部３２−１は、両側に第１対向鉛直面３５−１を形成
している。第１連結側端部３３−１は、二股状部として
形成されている。第２固定側端部３１−２は、Ｙ軸方向
に対向する第２対向テーパ面３４−２を有している。第
２中央部３２−２は、両側に第２対向鉛直面３５−２を
形成している。第２連結側端部３３−２は、二股状部に
入り込む挿入部として形成されている。

【００４０】第１連結側端部３３−１に、Ｙ軸方向ピン
３６が差し込まれている。第２連結側端部３３−２は、
Ｙ軸方向ピン３６に結合している。Ｙ軸方向ピン３６
に、Ｚ軸方向ピン３７が結合している。第２連結側端部
３３−２は、Ｚ軸方向ピン３７に差し込まれ、Ｚ軸方向
ピン３７を回転軸として回転することができる。Ｚ軸方
向ピン３７は、Ｙ軸方向ピン３６と同体に第１連結側端
部３３−１に対して回転することができる。

【００４１】第１要素浮体１−１に、第１対向テーパ面
３４−１に対応する第１嵌合用対向テーパ面３８−１が
凹面として形成されている。第１要素浮体１−１に、第
１対向鉛直面３５−１に対応する第１嵌合用対向鉛直面
３９−１が形成されている。第２要素浮体１−２に、第
２対向テーパ面３４−２に対応する第２嵌合用対向テー
パ面３８−２が凹面として形成されている。第２要素浮
体１−２に、第２対向鉛直面３５−２に対応する第２嵌
合用対向鉛直面３９−２が形成されている。

【００４２】第１対向テーパ面３４−１が第１嵌合用対
向テーパ面３８−１に近接し又は密着し、第１対向鉛直
面３５−１が第１嵌合用対向鉛直面３９−１に近接し又
は密着し、第２対向鉛直面３５−２が第２嵌合用対向鉛
直面３９−２に近接し又は密着し、第２対向テーパ面３
４−２が第２嵌合用対向テーパ面３８−２に近接し又は
密着するように、第１連鎖体６−１が第１要素浮体１−
１の第１凹部に嵌め込まれ、第２連鎖体６−２が第２要
素浮体１−２の第２凹部に嵌め込まれる。その第１凹部
には、第１底面４１−１が形成されている。その第２凹
部には、第２底面４１−２が形成されている。

【００４３】第１嵌合用対向テーパ面３８−１と第２嵌
合用対向テーパ面３８−２と第１底面４１−１と第２底
面４１−２には、それらの第１凹部と第２凹部に突き出
るように多数のジャッキボルト４２が配置されている。
多数のジャッキボルト４２の突出量が調整されて、点状
連結機構４の第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２
に対する位置関係が調整される。第１凹部と第２凹部の
上方から固定用治具を嵌め込まれ、点状連結機構４が第
１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に強固に固定さ
れる。

【００４４】点状連結機構４は、第１要素浮体１−１と
第２要素浮体１−２を点状的に連結し、第１要素浮体１
−１と第２要素浮体１−２とをＸ軸方向には実質的に拘
束するが、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２と
の間のＹ軸まわりの回転とＺ軸まわりの回転を許容して
いる。第１要素浮体１−１に対するＸ軸まわりの回転を
第１固定側端部３１−１に許容し、第２要素浮体１−２
に対するＸ軸まわりの回転を第２固定側端部３１−２に
許容すれば、２次元回転連鎖継ぎ手４を３次元回転連鎖
継ぎ手に改変することができる。

【００４５】図１１は、本発明による複合浮体システム
の実施の更に他の形態を示し、特に、実施の図２の形態
の改良を示している。第１引張機構５−１と第２引張機
構５−２とが用いられる点で実施の図２の形態に変更は
ない。流体圧式引張シリンダ８は省略され、第１要素浮
体１−１の側に固定部材５１が配置されている。第２要
素浮体１−２の側に、ロッド支持案内軸受１５が配置さ
れている。点状連結機構４は、不変更に構成されてい
る。屈折自在部位１３と屈折自在部位１４が介設されて
いる屈折自在連結ロッド１１の第２要素浮体１−２の側
の端部に鍔１７が結合している。実施の本形態の構成部
材は、図１２に示されるように、海面上より高く、要素
浮体１−１，２の上面より低い位置に配置されている。

【００４６】ロッド支持案内軸受１５と鍔１７の間に、
ばね定数可変ばね１８に代えられて、コイルスプリング
５２又は強いばね定数のフェンダー、又は、それらの複
合が介設されている。実施の本形態では、弱いばね特性
と強いばね特性を自由に発現させることができる。第１
要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが相対的に基準
位置にあるときは、コイルスプリング５２の有効長さは
自然長に設定され、強いばね特性を発現させるために、
初期引張力を与える必要がなく、連結力をより弱く抑え
ることができる。

【００４７】図１３は、実施の図１１の形態のうち強い
ばね特性を発現するためのより具体的である構成を示し
ている。ロッド支持案内軸受１５と鍔１７との間に、ス
トッパリング５３が介設されている。ストッパリング５
３の一方の端面は、鍔１７に突き当たっている。ロッド
支持案内軸受１５とストッパリング５３との間に、リン
グ状フェンダー５４が介設されている。ストッパリング
５３の他方の端面は、ロッド支持案内軸受１５に突き当
たっている。

【００４８】強いばね特性のフェンダー５３とコイルス
プリング５２との組合せにより、第１要素浮体１−１と
第２要素浮体１−２とが離隔し始める初期状態で、強い
ばね特性が発現する。着脱自在であるストッパリング５
３の長さの変更により、その初期状態のばね特性の強さ
を可変化することができる。

【００４９】図１４に示される実施の形態では、実施の
図１２の形態の着脱式ストッパリング５３に代えられ
て、伸縮自在であるストッパリング５３が用いられてい
る。ストッパリング５３にねじ５５が通されている。ね
じ５５の手元端に、ハンドル５６が一体に結合してい
る。ねじ５５の作用端面とロッド支持案内軸受１５との
間に、フェンダー５４が介設されている。実施の本形態
は、強いばね特性を発現させることができる点で、実施
の図１３の形態に同じであるが、その強さを可変するこ
とができる。

【００５０】図１５は、実施の図１３の形態のばね特性
が実施の図１１の形態のばね特性より強いことを示して
いる。

【００５１】図１６は、本発明による複合浮体システム
の実施の更に他の形態を示している。第１要素浮体１−
１の側に基準面対称に、第１巻胴５７が配置されてい
る。第２要素浮体１−２の側に基準面対称に、第２巻胴
５８が配置されている。第２巻胴５８に巻き付いている
チェーンのような引張索５９の一端は、図１７（ａ）に
示されるように、第１要素浮体１−１の下端部位に固着
している。引張索５９は、第２要素浮体１−２の側の上
端部位に配置されている案内ローラ６０により案内され
る。第１巻胴５７に巻き付いているチェーンのような引
張索６１の一端は、図１７（ｂ）に示されるように、第
２要素浮体１−２の下端部位に固着している。引張索６
１は、第１要素浮体１−１の側の上端部位に配置されて
いる案内ローラ６２により案内される。

【００５２】引張索５９と引張索６１は、図１７
（ａ），（ｂ）に示されるように、鉛直面投影で互いに
たすき掛け状に交叉している。このように引張索５９と
引張索６１をたすき掛け状に配置することにより、第１
要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の上下方向の相対
的運動の復元力が有効に発生する。図１８は、このよう
なたすき掛けによるチェーン反力のばね特性を示し、ば
ね特性は、緊張時に強く弛緩時に弱い。

【００５３】図１９は、本発明による複合浮体システム
の実施の更に他の形態を示している。基準面対称に引張
機構（例示：図２の第１引張機構５−１と第２引張機構
５−２）が与えられている点は、既述の実施の全形態に
同じである。実施の本形態では、実施の図２の形態の点
状連結機構４が改良されている。複数次元回転連鎖継手
７を介して連結している第１連鎖体６−１と第２連鎖体
６−２のうちの一方の第１連鎖体６−１は、その内側端
部の両側に基準面対称に、複数の車輪６３が転動自在に
配置されている。

【００５４】車輪６３は、第１要素浮体１−１の連結側
端面の側に形成されている凹面６４の上で転動する。転
動に代えられる摺動は、可能である。車輪６３は、図１
９と図２０に示されるように、基準面に対して定義され
る鉛直線上に案内されて上下方向に転動することができ
る。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、一
般に、上下方向の連結力が大きく発現する。第１連鎖体
６−１は上下方向に第１要素浮体１−１に対して移動可
能であることにより、上下方向のその連結力を弱く緩和
することができる。

【００５５】図２１は、本発明による複合浮体システム
の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態で
は、実施の図１０の形態の２次元回転連鎖継手７’に代
えられて、３次元回転連鎖継手７”が用いられている。
Ｙ軸方向ピン３６には、球体７１が固定されている。第
２連結側端部３３−２は、半割り状に部分的に分割さ
れ、その分割部分の内部に球面が形成されている。球体
７１は、その球面に接して摺動的に且つ円滑に回転する
ことができる。その回転は、３軸回転である。

【００５６】

【発明の効果】本発明による複合浮体システム、及び、
浮体要素間の連結方法は、隣り合う２要素浮体間の回転
を許容するが正面対向方向の変位を最小限化していてそ
の方向の作用力が対称化され、正面方向力は回転力に変
換され、その変換力はばね的反作用力により復元力にな
って、隣り合う２要素浮体間を基準位置に滑らかに復元
させるので、局所的応力が要素浮体又は要素浮体間の連
結部位に瞬間的に発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による複合浮体システムの適用
対象を示す斜軸投影図である。

【図２】図２は、本発明による複合浮体システムの実施
の形態を示す平面図である。

【図３】図３は、図１の正面図である。

【図４】図４は、バネ特性を示すグラフである。

【図５】図５は、力学解析を示す平面図である。

【図６】図６は、図５の正面図である。

【図７】図７は、ばね定数と連結力の関係を示すグラフ
である。

【図８】図８は、本発明による複合浮体システムの実施
の他の形態を示す平面図である。

【図９】図９は、図８の正面図である。

【図１０】図１０は、他の連結部位を示す斜軸投影図で
ある。

【図１１】図１１は、本発明による複合浮体システムの
実施の更に他の形態を示す平面図である。

【図１２】図１２は、図１１の正面断面図である。

【図１３】図１３は、本発明による複合浮体システムの
実施の更に他の形態を示す平面図である。

【図１４】図１４は、本発明による複合浮体システムの
実施の更に他の形態を示す平面図である。

【図１５】図１５は、他のばね特性を示すグラフであ
る。

【図１６】図１６は、本発明による複合浮体システムの
実施の更に他の形態を示す平面図である。

【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は、図１６の２位置の
正面断面図である。

【図１８】図１８は、更に他のばね特性を示すグラフで
ある。

【図１９】図１９は、本発明による複合浮体システムの
実施の更に他の形態を示す平面図である。

【図２０】図２０は、図１９の正面断面図である。

【図２１】図２１は、本発明による複合浮体システムの
実施の更に他の形態を示す平面図である。

【図２２】図２２は、公知の連結装置を示す正面図であ
る。

【図２３】図２３は、公知の他の連結装置を示す正面図
である。

【図２４】図２４は、公知の更に他の連結装置を示す正
面図である。

【符号の説明】

１−１…第１要素浮体 １−２…第２要素浮体 ５−１，５−２…復元機構 ４…複数次元回転継ぎ手 ２３…連結索 ２４…ウエイト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 正己 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 池上 国広 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 利光 一紀 長崎県長崎市元船町７−３ 有限会社利光 設計事務所内 (72)発明者 山内 芳久 長崎県大村市池田２丁目1303−８ 長崎県 工業技術センター内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１要素浮体と、 前記第１要素浮体に連鎖する第２要素浮体と、 前記第１要素浮体を前記第２要素浮体に連結する連結機
   構とを含み、 前記連結機構は、 前記第１要素浮体と前記第２要素浮体の複数次元回転継
   ぎ手と、 前記第１要素浮体と前記第２要素浮体の相対的回転位置
   を基準位置に復帰させる復元力を生成する復元機構とを
   備える複合浮体システム。
2. 【請求項２】前記復元力はばね力であり、前記ばね力の
   ばね定数は前記相対的回転位置の相対的変位量の関数で
   あり一定ではない請求項１の複合浮体システム。
3. 【請求項３】前記ばね定数は、前記相対的変位量がより
   大きい領域でより大きく、前記相対的変位量がより小さ
   い領域でより小さい請求項２の複合浮体システム。
4. 【請求項４】前記ばね定数は前記より大きい領域と前記
   より小さい領域で可変である請求項３の複合浮体システ
   ム。
5. 【請求項５】前記復元力は引張力である請求項１〜４か
   ら選択される１請求項の複合浮体システム。
6. 【請求項６】前記引張力は前記第１要素浮体と前記第２
   要素浮体の間に張られる連結索の張力であり、前記張力
   は前記連結索に吊されるウエイトの重力に基づいている
   請求項５の複合浮体システム。
7. 【請求項７】前記複数次元は２次元である請求項１〜６
   から選択される１請求項の複合浮体システム。
8. 【請求項８】前記複数次元は３次元である請求項１〜６
   から選択される１請求項の複合浮体システム。
9. 【請求項９】２浮体要素間を多次元回転自在に連結する
   こと、前記２浮体要素間の多次元回転位置を基準回転位
   置に復元させる復元力を前記２浮体要素間に内力として
   与えることとを含む浮体要素間の連結方法。